¿POR QUÉ NO HAY GENTE CON SUPERPODERES?

En la película "Superman" y en otras, el protagonista y superhéroe por excelencia tiene tres poderes impresionantes, dos de ellos relacionados con variar la temperatura bruscamente de todo objeto que se ponga por delante, y otro relacionado con la vista a través de objetos no transparentes para el resto de los mortales.

Los dos poderes milagrosos que Superman tiene vista con láser de alta potencia que evapora rápidamente grandes cantidades de agua, suelda y derrite metales, y un aliento helador que congela la superficie de un gran lago por completo. En ambas se tiene que cumplir las ecuaciones del calor Q.

La primera se refiera a cuando no hay cambio de estado donde C es el calor específico del material, m su masa y T la temperatura; la segunda responde a proceso en el que cambia el estado de la materia donde L es el calor latente de la sustancia. Por tanto, al fundir unos 100g de acero, el incremento de temperatura sería de 20ºC a los 1400ºC que funde el acero que tiene un calor específico de aproximadamente 0.11(cal/(g·ºC)) y un calor latente, parecido al hierro, de unos 64cal/g, y tendría que desarrollar una energía de 22cal. Por otro lado, cuando hiela cosas, por ejemplo el lago que tendría un radio de r=50m y un espesor de s=20cm, y por tanto un volumen V=pi*r^2*s, por ser casi circular, de unos 1570m^3, y una masa de 1570Tm. Si suponemos que comenzaba con unos 20ºC y llega a los 0ºC y sabiendo que el agua tiene un calor específico de 1(cal/(g·ºC)) y un calor latente de fusión de 80cal/g, entonces la energía que tendría que emplear para enfriar su aliento sería de 157000kcal. Esto sería completamente imposible de realizar para cualquier ser vivo o cualquier máquina en un periodo de tiempo tan pequeño como en el que lo hace, de hecho helar el agua de esa manera llevaría un largo periodo de una tetemperatura ambiente muy baja.

La vista de rayos X es una gran incógnita porque producir rayos X no es tarea fácil y menos en un espacio tan reducido como el de las cavidades oculares. Es decir, Superman tendría que ser capaz de producir rayos X y captarlos. Para producirlos necesitaría lanzar un haz contínuo de electrones a altas velocidades, en torno a los 1000eV, y para captarlos requeriría ver en un rango de frecuencias mucho más amplio, desde un factor 50 hasta un factor 5000 en el rango de frecuencias visibles. Los mayores inconvenientes, a parte de ser imposible, son lanzar los rayos X y receptarlos, ya que tendría que estar al otro lado del objeto al que hubiera dirigido dichos rayos, lanzar un chorro de electrones a gran velocidad y luego deacelerarlos bruscamente, para tales procesos necesitaría campos eléctricos potentes, lo cual sería inviable. Otro inconveniente sería el lanzarlos a través de los ojos, compensar la carga parcial positiva que resultaría de deshacerse de tantos electrones y ser capaz de ver desde los 4·10^14Hz hasta los 3·10^16Hz, es decir, dos órdenes de magnitud, lo cual para nosotros es impensable ya que vemos entre los 7,5·10^14Hz y los 4,2·10^14Hz.

En la película "Los cuatro fantásticos" la mujer invisible es capaz de crear campos de fuerza capaces de actuar en una determinada región del espacio, esto implica que sería una nueva fuerza no descubierta aún ya que actúa a grandes distancias por lo que se desechan las fuerzas débil y fuerte, por otro lado es muy intensa y repulsiva por lo que desecha la gravitatoria y actúa sobre todos los cuerpos cargados o no por lo que impide que sea la interacción electromagnética. Además, y por si fuera poco, actúa en regiones del espacio muy concretas algo que sería imposible conseguir si solo hay una fuente (la mujer invisible) que produce la fuerza. Por otro lado, también en esta película, La antorcha humana entra en combustión repentinamente sin que su cuerpo se queme, es más, hay llamas pero no se quema nada porque todo permanece igual que antes. Esto es imposible porque al quemarse una sustancia, esta se convierte en otra y desprende dióxido de carbono y agua, y en la película no ocurre nada de eso.

Pero el superpoder más increible es el que permite a los superhéroes que vuelan por el espacio viajar a una velocidad mayor que la de la luz (Flash y Superman) desafiando los efectos relativistas ni el postulado que dice que una partícula masiva no puede alcanzar o superar la velocidad de la luz. Si esto fuera así cuando se acercaran a la velocidad de la luz su masa empezaría a crecer hasta hacerse enormemente masivos, se acortaría su longitud en la dirección del movimiento y el tiempo transcurrido para ellos sería mucho menor que el transcurrido para la gente en la Tierra y no podría salvarlos a tiempo.

Otras extrañezas de estos viajeros espaciales es que pueden dejar de respirar, pero tienen el mismo metabolismo que los humanos (Superman), no sufren el rozamiento del aire en la atmósfera a altas velocidades que haría mayor la temperatura y la capacidad de que los ruidos que hacen en el espacio se oigan sin que haya medio de propagación.

MECÁNICA vs SUPERHÉROES

El título responde al gran número de errores que se producen en las películas de superhéroes, los cuales a pesar de tener superpoderes tienen que cumplir igualmente las leyes fundamentales de la mecánica.
El primer fallo apreciable es el desprecio que le hacen en "Superman", en "Hulk", en "Los cuatro fantásticos" y en "Hancock" a la tercera ley de Newton.
1. En la película "Hulk", el protagonista una vez convertido en enorme ser verde, con una fuerza descomunal arroja objetos realmente pesados tanques del orden de unas 20 toneladas a unas distancias enormes de medio kilómetro aproximadamente y a alturas no muy grandes, en comparación, unos 50 metros y lo que es más sorprendente es que el trayecto sólo dura unos pocos segundos. Por ello y con la tercera ley de Newton Hulk tendría que salir despedido en el sentido opuesto con la misma fuerza. Consideremos al protagonista como el origen de posición (0,0). Para hacer esta estimación consideraremos sólo la fuerza en el eje X, ya que la fuerza sufrida en el eje Y sería menor y más fácilmente compensada por el suelo. Ahora pongamos un número a los tiempos en los que ocurren la aceleración del objeto, unos 4 segundos, y el periodo de viaje de dicho cuerpo, aproximadamente otros 4 segundos. Supongamos que el espacio recorrido por el proyectil es de 500m, lo realiza en 4s y en el eje X la velocidad se mantiene constante, por tanto la velocidad será de unos 125m/s en esta aproximación. Para la aceleración aproximaremos la derivada de la velocidad respecto al tiempo a un cociente del incremento de velocidad y el de tiempo, así, la aceleración resulta ser del orden de 31m/s^2 (3g), por tanto la fuerza sería entrono a los 625000N. Si suponemos que Hulk pesaba unos 800kg, ya que era el doble de las demás personas más o menos, y el coeficiente de rozamiento de su pie contra el suelo es de 1, la fuerza que supuestamente tuviera que compensar los 625000N con que arrojó el tanque sería de 8000N. Por tanto Hulk saldría despedido hacia atrás con una fuerza de 617000N, o con una aceleración de casi 900m/s^2 (90g), es decir, se haría pedazos con tales aceleraciones.
2. Otro gran problema que ocurre es cuando Hancock, Superman, Silver surfer o La antorcha humana despegan y giran en vuelo, o cuando Hulk cuando salta y aterriza.
En las películas "Hancock" y "Hulk" se aprecia que el suelo se rompe cuando despegan o saltan, respectivamente, ya que lo hacen muy bruscamente y la aceleración por tanto muy grande. Para analizar este hecho analizaremos a Hulk, ya que el no tiene la capacidad de volar y podemos calcular más fácilmente la aceleración sabiendo que la altura que alcanza es de unos 100m en 3s(http://es.youtube.com/watch?v=VybqtNiAkso). Esto implica que la velocidad inicial, si tomamos el origen en el suelo, será Vo=(y+0,5·g·t^2)/t, esto es, Vo=48m/s. Si empleamos la aproximación anterior de considerar a la derivada de la velocidad respecto al tiempo como el cociente de incrementos de velocidad y tiempo. Pero el tiempo que tarda en alcanzar esa velocidad inicial es muy pequeño, pongamos 1s, exagerando. Por tanto la aceleración sería de 48m/s^2, es decir una fuerza de 33600N (si consideramos que Hulk pesa 800kg), y según la tercera ley de Newton esta fuerza que le empuja es igual a la que tiene que hacer contra el suelo. Esto significa que si la superficie de los pies de una persona normal es de unos 60cm^2, la de Hulk será cuatro veces mayor, 240cm^2=0.024m^2, entonces la presión que soportaría el suelo en esa región sería en torno a 1400000Pa, esto es, el suelo se rompería fácilmente y con mayor brusquedad que la que aparece en la película con este orden de presiones. Esto sería, probablemente, menor en el caso de Hancock ya que no pesa tanto y además se puede ayudar de su capacidad para volar para despegar.
En cuanto a los giros que hacen al volar La antorcha humana, Superman, Silver surfer, Hancock o los cuatro fantásticos en su nave, deben satisfacer que la fuerza total al girar sea nula, las fuerzas que intervienen en estos problemas son la fuerza centrípeta y la fuerza de rozamiento con el aire. Sabiendo que la fuerza de rozamiento en la atmósfera puede escribirse de modo que sea proporcional a la velocidad del cuerpo, F=-k·m·v y la expresión de la fuerza centrípeta es F=m·v^2/R, por tanto si su suma es nula nos queda que para cualquier velocidad se tiene que cumplir R=v/k, por lo que a mayor velocidad mayor radio y además dividido por una constante de rozamiento que es del orden de (10^-1) o (10^-2). Si las velocidades son de unos 100m/s o incluso mayores, el radio es enorme, del orden de los kilómetros y no concuerda con lo visto en la película.

Muchos de estos superhéroes vuelan, y de hecho lo hacen con bastante facilidad, incluso son capaces de mantenerse inmóviles flotando en el aire y escapar del campo gravitatorio terrestre y salir al espacio exterior sin dificultad alguna. Lo primero que hay que poner en entredicho es que puedan despegar con tanta facilidad, sin propulsión y, como en el caso de Superman o Silver surfer con mucha tranquilidad, lo cual sin un gran propulsor sería completamente imposible, al igual que permanecer levitando. Para estudiar su vuelo en movimiento podemos usar como aproximación la ecuación de Bernouilli:La utilizaremos para estudiar a Superman y Hancock cuando vuelan horizontalmente y ver la diferencia de presiones entre el pecho y la espalda semejante al del ala de un avión, ya que el vuelo de Silver surfer no tiene explicación posible. Como el movimiento es horizontal no hay cambio de alturas y por tanto el término debido a ella se anula. Entonces a mayor velocidad la presión debe disminuir para que la expresión permanezca constante. De este modo tendría haber una diferencia entre la superficie del pecho y de la espalda, pero al ser tan parecidos no hay posibilidad remota de que pueda mantenerse en vuelo mucho tiempo.
En muchas películas de estos superhéroes, los protagonistas vuelan al espacio lentamente al principio y alcanzando el espacio exterior con suma facilidad. Según la mecánica la veocidad de escape es de unos 11000km/s, por lo que pone en evidencia su poder de volar y aún más cuando lo hace sin propulsión.

CONCLUSIÓN: Los superhéroes no lo serían tanto si cumplieran las leyes de la física.